Quelque 30 kilos, pour une cinquantaine de centimètres dans les trois dimensions. Les mesures sont hors normes pour une pièce métallique réalisée en fabrication additive en fusion laser sur lit de poudre (SLM). Le consortium Additive Factory Hub (AFH) et le spécialiste de la défense MBDA ont annoncé en fin de semaine dernière avoir produit un démonstrateur d’une pièce en acier haute performance correspondant à la structure avant d’un propulseur pour le domaine de la Défense. Cette dernière a été réalisée entièrement par SLM, un procédé que la société souhaite faire monter en maturation pour la production de pièces structurales fortement sollicitées.
Un consortium d’industriel pour développer la fabrication additive
« Nous avons choisi cette technologie car elle nous permet de produire des pièces de grandes précisions, avec des géométries complexes, explique Stéphane Josse, chef du projet chez MBDA. Nous devions cependant encore faire la preuve que la fusions laser lit de poudre serait pertinente pour des pièces de grandes dimensions. ».
MBDA / AFH Pour y parvenir, MBDA s’est rapproché du consortium AFH, qui vise l’intégration industrielle de la fabrication additive, et de sept de ses membres fondateurs : le CETIM, Safran, Air liquide, EDF, le CEA, le LNE et enfin AddUp. Ce partenariat a retenu, après une phase de benchmark, le procédé de fusion sur lit de poudre. Parallèlement, des simulations du procédé et des modélisations thermodynamiques réalisées par le consortium ont permis d’évaluer à l’avance les risques de déformations en cours de fabrication, afin d’optimiser la définition de la pièce et le paramétrage machine avant le lancement de la fabrication.
Un procédé hybride
« Pour réaliser ce démonstrateur nous avons choisi de faire appel à la société Savoy Fusion Laser, souligne Christophe Grosjean, chef de projet matériaux métallique au CETIM. Outre son savoir-faire dans le domaine de la fusion laser, cette société possède une machine de fabrication additive unique en France : la Matsuura Lumex Avance-60 ».
Cet équipement fabriqué au japon se distingue par sa chambre d’impression de grandes dimensions, son laser ytterbium d’une puissance de 1000 W mais aussi par la présence d’une broche d’usinage intégrée, ce qui est très rare. Celle-ci est capable d’imprimer des pièces à une vitesse de 35 centimètres cubes par heure.
« Ce procédé de production hybride, combinant fabrication additive SLM et usinage aura permis de reprendre la pièce en cas de déformation en cours d’impression », pointe Mathilde Jullienne, ingénieure projet fabrication additive au CETIM.
Une tonne de poudre nécessaire
Le démonstrateur de la pièce de structure a nécessité un temps de fusion total de 520 heures. Plus d’une tonne de poudre a été engagée pour alimenter la machine. Il a permis d’identifier les choix les plus appropriés pour ce type de pièces, d’évaluer les propriétés mécaniques accessibles et d’explorer les limites du procédé.
MBDA / AFH « A plus long terme, le projet ouvre des perspectives sur une approche plus industrielle. Les résultats obtenus avec le démonstrateur permettront vraisemblablement d’affiner le concept et d’engager une phase de conception plus détaillée, tandis que les solutions explorées pourront conduire à l’identification d’une stratégie industrielle appropriée et à une consolidation des coûts série. Cette démarche pourra donc conduire, à terme, après le développement de plusieurs démonstrateurs échelle 1, à une insertion réussie sur des programmes d’ici 2 ou 3 ans. » commente Stéphane Josse.
